Пирометр спектрального отношения

(61 Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 310778 (2) 2652077/18-25с присоединением заявки йо(23) ПриоритетОпубликовано 3(0181. Бюллетень НЯ 4Дата опубликования описания 300181 С 5 цм ьз 6 01 3 5/60 Государствеииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(7 ) Заявитель Физико-механический институт АН Украинско ССРВ ь,:,.,(54) ПИРОМЕТР СПЕКТРАЛЬНОГО ОТНОШЕНИЯ Изобретение относится к техникеизмерения теМператур бесконтактнымметодом по тепловому излучению вдвух спектральных диапаэонах.и можетбыть использовано в пирометрах спектрального отношения.Известны пирометры спектральногоотношения, в которых производитсяпреобразование сигналов, пропорциональных монохроматическим интенсивностям излучения объекта в двух длинах волн, в соответствии с ФормулойПланка-Вина, благодаря чему выходнаяшкала этих пирометров является линейной 1 .15Наиболее близким к предлагаемомуявляется пирометр, содержащий модулятор светового потока, приемник излучения, блок синхроимпульсов, усилитель, два амплитудных детектора сключами и аналоговый функциональныйпреобразователь, в состав котороговходят преобразователь логарифмаотношения двух напряжений в интервалвремени, триггер, синхронизатор,переключатели, сумматоры, интегратор, НС-цепь, источник регулируемыхопорных напряжений и блок памяти,В аналоговом функциональном преобразователе производится обработка сигналов, пропорциональных монохроматическим интенсивностям излученияобъекта в двух участках спектра всоответствии с Формулой Планка-Вина,в результате чего устанавливаетсялинейная связь выходного сигналапирометра с измеряемой цветовой температурой 21.Недостатком устройства являетсянедостаточно высокая линейностьвыходной шкалы, обусловленная погрешностями аналогового преобразования,К этим погрешностям относятся: погрешность преобразователя логарифмаотношения двух напряжений в интервале времени, который в течение цикла измерения производит два логарифмических амплитудно-временных преоб,разования, погрешности двух сумматоров, погрешность экспоненциальногопреобразования в КС-цепи и погрешность интегратора, формирующего линейно-нарастающие напряжения,Цель изобретения - повышениеточности линеариэации выходной шкалы пирометра.Поставленная цель достигаетсятем, что в пирометр введены блок задания временных интервалов и измеритель частоты, входы которых под 800684ключены к выходу преобразователялогарифма отношения двух напряженийв интервал времени 1 Фравляецийвход которого соедйнен с выходомтриггера, а второй вход триггераподключен к выходу блока задания5временных интервалов,На чертеже изображено устройство.Пирометр содержит модулятор 1светового потока, приемник 2 излучения, блок 3 синхроийпульсов, усили"тель 4, ключи 5 и б, амплитудныедетекторы 7 и 6, преобразователь 9 .логарифма отношения двух напряженийв интервал времени, состоящий, например, из ключа 10, схемы 11 сравнения и параллельной ВС-цепи 12, триггер 13, блок 14 задания временных интервалов и измеритель 15 частоты.Принцип действия пирометра основан на образовании на выходе преобразователя 9 импульсной последователь-з 0ности, частота которой линейно связана с измеряемой цветовой температурой и определяется измерителем15 частоты,Пирометр работает следующим образом, Световой поток от объекта, температура которого измеряется при помощи модулятора 1 и приемника 2 излучения, преобразуется в следующиедруг за другом импульсы напряженияс амплитудами О и О, пропорциональ-фными монохроматическим интенсивностям излучения объекта Ь ( Л, Т) иЬ ( Л 2, Т) в двух длинах волн АиА соответственно (Т - абсолютная2Цветовая температура), После усиления импульсов усилителем 4 и ихсинхронного детектирования при помощи ключей 5 и б, управляемых блоком3 синхроимпульсов, на амплитудныхдетекторах 7 и 8 выделяются соответ)ственно амплитудные значения О иОэтих импульсов,Функциональное преобразование впирометре начинается в момент подачи на нулевой вход триггера 13 импульса "Пуск", который переводиттриггер 13 в нулевое состояние. Врезультате ключ 10, находившийсяв замкнутом состоянии (при этом конденсатор ВС-цепи 12 заряжен до напряжения О ), размыкается и начинает 1ся экспоненциальный разряд конденсатора КС-цепи с постоянной времвниФ .Через промежуток времени 6 с текущее значение экспоненциально-затухающего напряжения на конденсаторе ЯВС-цепи становится равным выходному напряжению О амплитудного детек-,тора 7 и на выходе схемы 11 сравнения появляется импульс. Отрезок времени ьс определяется Формулой 60дс, се - - О Выходной импульс схемы 11 сравненияпереводит триггер 13 в единичное сос тояние (при этом ключ 10 размыкается и происходит заряд конденсаторакС-цепи 12 до напряжения О ), а также запускает блок 14 задания временных интервалов. Через фиксированныйзаданный отрезок дскб времени на выходе блока 14 появляется импульс,перебрасывающий триггер 13 в нулевоесостояние, после чего процесс повторяется непрерывно в автоматическомрежиме.Период ьс следования импульсов навыходе схемы 11 сравнения определяется выражением. Ос - ьс, с- ЕП - ",Иэмеритель 15 частоты йроизводитизмерение частоты следования выходныхимпульсов схемы 11 сравнения. Такимобразом, выходной сигнал пирометраопределяется выражением Сравнивая полученное выражение сФормулой Планка-Вина для цветовойтемпературыс,Т.=ц И,т 1, жф(Л 2,ТЛ С- по112э-Ли тоянный 4380 мк оэффициград),я длина волн вивалентрометра,тывая, чЬ(л, т) также уч о Ю,Ь(лг,Т) 02Кгде К - коэффициент, определспектральными коэффициентамикания светофильтров и спектрчувствительностями приемникания на длинах волн 1 и Ааубедиться, что при пропусальными иэлуче- можно выходная частота с предложенного аирометра равна= 1 сТц, где 1 с - коэффициент пропорциональности,Таким образом, выходной сигнал йирометра линейно связан с измеряемой цветовой температурой. При использовании в качестве измерителя 15 цифрового частотомера отсчет температуры производят непосредственно в градусах в цифровой Форме.В предлагаемом пирометра преобразование измеряемой цветовой температуры в линейно связанный с ней выходной параметр (частоту) производится значительно точнее, чем в известном, так как введенные в пиро800684 Составительикова Техред А.Ач е орректор О, Ковинская Редактор Заказ 10400/50 ПодпВНИИПИ ГосУДаР омитета СССРпо делам нз открытий113035, Москва, Ж ая наб. д. 4/ Тираж 918 ственного к обретений и -35, Раушск иснР5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, кл. Проектная,метр блок 14 задания временных интервалов, которыЯ легко регулируетсяна базе генератора образцовой частоты и счетчика, и измеритель 15частоты (цифровой частотомер) практически не вносят инструментальнойпогрешности в преобразование. Единственным источником погрешности является логарифмическое амплитудновременное преобразование, котороеосуществляется и в известном устройстве, Достигаемое в результате повышения точности динеарнэации выходной шкалы пирометра и составляетгехнико-экономический эффект изобретения,формула изобретенияПирометр спектрального отношения,содержащий модулятор светового потока, приемник излучения, усилитель,блок синхронмпульсов, два ключа, . два амплитудных детектора, преобразователь логарифма отношения двухнапряжений в интервал времени и триггер, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что,.с целью повышения точности лннеализации шкалы, в него введеныблок задания временных интервалов иизмеритель частоты, входы которыхподключены к выходу преобразователялогарифма отношения двух напряженийв интервал времени, управляющий вход1 О которого соединен с выходом триггера, а второй вход триггера подключен к выходу блока задания временныхинтервалов.Источники информации,13 принятые во внимание при экспертизеАвторское свидетельство СССРР 480921, кл. 6 01 3 5/60, 1975.2. Авторское свидетельсво СССР